Kłopotliwy element amunicji do Abramsa. Nowe standardy po pożarze czołgu [ANALIZA]

Wojna na Ukrainie - raport specjalny Defence24.pl

Czołgi M1 Abrams cieszą się w naszym kraju dużym zainteresowaniem w związku z chęcią pozyskania przez Polskę 250 takich maszyn. O wadach i zaletach tego sprzętu powiedziano już chyba wszystko. Warte uwagi są jednak pewne doświadczenia Amerykanów związane z amunicją do nich przeznaczoną.

Abrams tak, jak i każdy innych czołg wyposażony jest w amunicję bojową i szkoleniową. Oba rodzaje powinny być stosowane zgodnie z ich przeznaczeniem, efektywnie w użyciu, a przy tym bezpiecznie dla wykorzystujących je żołnierzy. Spośród całej gamy używanej w wojsku amunicji, ta przeznaczona dla czołgu wyróżnia się skomplikowaną konstrukcją oraz wymaganą odpowiednią jakością wykonania.

Dziś najważniejsze są pociski podkalibrowe (APFSDS) oraz nowej generacji amunicja wielozadaniowa. Natomiast aby nadać pociskom APFSDS wysoką prędkość początkową potrzebne jest zastosowanie wysoko energetycznych materiałów miotających i dużych gęstości ładowania (stosunek masy ładunku miotającego do objętości komory nabojowej). Aby prawidłowo funkcjonował ładunek (w wymaganym przedziale temperatury otoczenia) należy zapewnić warunki prawidłowego zapłonu materiału miotającego, czyli jednoczesne zapalenie się ładunku prochowego w całej objętości komory nabojowej. Równomierny proces palenia się ładunku miotającego zmniejsza ryzyko pojawienia się fal ciśnienia w komorze nabojowej i w przewodzie lufy.

Zainicjowanie strzału odbywa się dzięki zapłonnikowi, którego zadaniem jest przekazywanie płomienia na podsypkę prochową lub wprost do ładunku miotającego. W zależności od sposobu pobudzania zapłonniki dzielą się na uderzeniowe, elektryczne (stosowane w większości amunicji czołgowej) i elektryczno-uderzeniowe.

Układy zapłonowe są zatem kluczowym elementy w czołgowej amunicji takiej jak szkolna M865A1 i najnowsza wielozadaniowa XM1147 Advanced Multi-Purpose (AMP), zapewniając jej niezawodne działanie poprzez stworzenie odpowiedniej sekwencji zapłonu.

Przypomnijmy, że programowalny XM1147 ma zastąpić wielozadaniową amunicję kumulacyjną M830 i M830A1, amunicję kartaczową M1028 i przeciwbetonową M908. Ale również wpłynie na uproszenie logistyki i sprawniejsze funkcjonowanie załóg czołgów.

Z kolei amunicja szkolna M865 TPCSDS-T Kinetic Energy (KE) dzięki odpowiednio dobranym parametrom balistyki zewnętrznej zapewnia dość realistyczne odzwierciedlenie parametrów pocisków bojowych.

Zapłonnik dopuszczony do użytkowania podczas kwalifikacji M865A1 i XM1147 zapewnia nie tylko podniesienie efektywności działania tej amunicji, ale też wprowadza oszczędności- ponieważ nowy układ zapłonowy poprawia produkcyjność, zmniejsza podatność na zagrożenia związane z bezpieczeństwem/promieniowaniem elektromagnetycznym (Electromagnetic Radiation to Ordnance - HERO) oraz obniża koszty produkcji. Zacznijmy jednak od początku.

Historia rozwoju

Pierwsza amunicja do 120 mm armat czołgów M1 miała w swojej konstrukcji zapłonnik elektryczny długi M125 z tzw. cienkościennym korpusem. Stosowano go do amunicji M829 APFSDS-T. Ponadto z czasem stosowano zapłonnik krótki M129 do M830A1 HEAT-MP-T i M829A1 oraz M123A1 do M829A3 APFSDS-T. Związane to było z wydłużaniem rdzeni w kolejnych generacjach podkalibrowych pocisków przeciwpancernych i brakiem miejsca na długi zapłonnik. W obudowie zapłonników krótkich znajduje się zaledwie kilka gramów masy zapalającej, co jest niewystarczające do zapłonu całego ładunku miotającego, w związku z tym niezbędne jest stosowanie podsypki prochowej.

W wypadku M125 uznano, że cienka ściana może przewodzić wystarczającą ilość energii cieplnej do ładunku, aby go zainicjować. Pierwszą zamianą było dodanie gumowej powłoki zapobiegającej przegrzaniu nałożonej na M125. W 1998 roku wprowadzono jednak grubościenny korpus, zastępując cienkościenny podkład pokryty gumą. Gruba ściana zapewnia opóźnienie nagrzewania podkładu, przez co zapobiegała przedwczesnemu zapłonowi. Sam zespół elementu zapłonowego (IEA) pozostał niezmieniony od prawie 40 lat.

Zastosowanie zapłonnika elektrycznego sprawiało, że nie można było uzyskać automatyzacji procesu produkcji, a liczne elementy składowe zwiększyły prawdopodobieństwo powstania wad produkcyjnych. W opracowanym procesie zapewnienia jakości wyodrębniono 16 krytycznych składników, które mogłyby mieć wpływ na bezpieczeństwo ludzi użytkujących amunicję.

Jako najpoważniejsze uznano niezgodność produkcyjną, która może mieć katastrofalne skutki w realnym wykorzystaniu amunicji, tak w procesie szkolenia jak i na polu walki. Kolejnym problem okazał się montaż grubościennego podkładu oraz nałożenie żywicy na jego korpusie. Miała ona osłonić otwory korpusu startera, tworząc uszczelnienie i zapobiegając dostawaniu się wilgoci do wnętrza korpusu zapłonnika, by ochronić podsypkę prochową typu benite. Benite to mieszanina nitrocelulozy, prochu czarnego i ewentualnie małych domieszek cyrkonu, plastycznego lepiszcza itp. Ma ona spowodować powstanie wystarczającego impulsu, by szybko zapalić cały ładunek miotający. Masa benite w M125 wynosi 32 g.

Wilgoć w korpusie podkładu niekorzystnie wpływa na działanie układu zapłonowego, a ponadto okazało się, że sam lakier często schodził z otworów podczas transportu i rozładunku amunicji (co opisała specjalnie powołana komisja).

Inną wadą zapłonników długich (szczególnie w amunicji z łuską spalającą się i okuciem metalowym, którego wysokość jest znacznie mniejsza niż długość metalowej rurki zapłonnika) jest możliwość wywołania pożaru w czołgu. Prowadzono szeroko zakrojone prace nad wyeliminowaniem tego zagrożenia i podjęto próby opracowania zapłonników do ładunków z prochów ziarnistych, w których rurkę stalową zastępowano rurką z materiału ulegającemu spalaniu się w czasie strzału. Jednak efekty były negatywne.

Bezpieczna amunicja

Dochodzenie przeprowadzone po pożarze czołgu w 2002 roku w Fort Hood wykazały, że używana amunicja z zapłonnikami elektrycznymi M125 była bardzo podatna na inicjację przez fale radiowe, jeśli wkładka znalazła się w kontakcie z elektroniką znajdującą się w pojeździe. Spowodowało to konieczność dostosowania jej do wymagań związanych z HERO. Same sygnały o danej częstotliwości radiowej nie były przyczyna pożaru, ale zmiana częstotliwości wymagała już korekty amunicji. Spowodowało to opublikowanie komunikatu o bezpieczeństwie użytkowania SOUM-04-020 – SOUM-04-020 - Operational use of standard and COTS/NDI UHF radios. Mówił on, że standardowe i komercyjne urządzenia UHF pracujące w zakresie 200-280 MHz mają wystarczająco dużo energii, by zainicjować układ zapłonowy naboju. Określono, że prąd o wartości 1.3 A lub większy powinien być bezpieczny w inicjacji i użytkowaniu amunicji.

Wprowadzono nowy standard HERO DOD MIL-STD-464, który zawiera wskazówki dotyczące wytwarzania wszystkich typów amunicji. Kolejna jego wersja MIL-STD-464C weszła w życie w 2010 roku, precyzując normę wymagań dotyczącą elektromagnetycznego oddziaływania na środowisko (E3) oraz kryteria weryfikacji przeznaczone dla systemów powietrznych, morskich, kosmicznych oraz naziemnych. Celem było zapewnienie bezpieczeństwa w eksploatacji różnego uzbrojenia na systemach je przenoszących w ten sposób, że nie mogło ono być inicjowane poprzez pracę elektroniki nosiciela.

Nowe standardy

Po długich badaniach opracowano dwa nowe wkłady zapłonowe HERO - jednoczęściowy oraz dwuczęściowy. Proces produkcyjny obu wariantów redukuje wymagany poziom montażu, obniżając tym samym koszty. Wyeliminowano też konieczność stosowania powłok lakierniczych i czarnego prochu. 16 krytycznych elementów starszego startera sprowadzono do 7 w wariancie jednoczęściowym. W dwuczęściowym jest ich 14.

W 2015 roku montaż nowych układów zapłonowych wprowadzono w amunicji M1002 i M865.

Następnie wprowadzono je do XM1147 Advanced Multi-Purpose i M865A1. W wypadku tych typów amunicji przeprowadzono testy cyklu życia w celu zapewnienia niezawodności i przeżywalności i stały się one pierwszymi ze zapłonnikami HERO przeznaczonymi dla czołgów.

Nowy nabój treningowy M865A1 zakwalifikowano w 2021 roku z jednoczęściowym zapłonnikiem HERO. XM1147 AMP przechodzi obecnie kolejne testy.